玩轉Redis-Redis基礎數據結構及核心命令

時間 2019-11-07

標籤 redis 基礎數據結構核心命令欄目 Redis 简体版

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《玩轉Redis》系列文章主要講述Redis的基礎及中高級應用，文章基於Redis5.0.4+。本文主要講述Redis的常見基礎數據結構，《玩轉Redis-Redis基礎數據結構及核心命令》相關操做命令爲方便對比分析，使用腦圖展現（若手機端查看圖片不方便，可搜索zxiaofan前往PC網頁端<CSDN、開源中國等平臺>查看）。git

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本文更適合用於複習總結，閱讀》實戰》閱讀更有效果喲，主要包含如下內容：redis

String（字符串）；
List（列表）；
Set（集合）；
Hash（散列）；

後續會介紹其餘高級數據結構：數組

Sorted Set（有序集合）；
Bitmap（位圖）；
HyperLogLog；
Streams（流）；

文章思路：安全

數據結構應用場景及注意事項；
數據結構各命令對比分析；

異常統一說明：
error（out of range）導圖簡寫@EOOR；
負數偏移量表示倒數第幾，導圖簡寫@LBN（last but number）；bash

一、String

1.一、String應用場景及注意事項

1.1.一、String應用場景

String能夠說是Redis中最多見的數據結構，沒有之一。
String結構可存儲字符串或者各類類型的二進制數據。服務器

分佈式鎖；
計數器；
分佈式全局惟一ID；

1.1.二、String注意事項

String底層結構是動態字符串，可修改指定位置數據，經過預分配冗餘空間減小內存的頻繁分配，實際分配的空間capacity通常要高於實際字符串長度len。當字符串長度小於1M時，擴容都是加倍現有的空間，若是超過1M，擴容時一次只會多擴1M的空間。字符串最大長度爲512M（51210241024個字符）。
數字及浮點數在Redis中以字符串形式存儲。微信

// 如何證實 String最大長度是512M；
// 512M=512*1024*1024；
127.0.0.1:6379> setrange ran 536870911 a
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> strlen ran
(integer) 536870912
127.0.0.1:6379> append ran a
(error) ERR string exceeds maximum allowed size (512MB)
複製代碼

1.二、String各命令對比分析

String命令支持如下操做類型：單一操做、批量操做、字符操做、位操做、計數操做。數據結構

1.2.一、String單元素操做

【核心命令】：SET、SETNX、SETEX、PSETEX、GET、GETSET、APPEND、STRLEN；app

注意：

【SET】：Redis2.6.12+版本支持設置value值時，同時設置過時時間，此操做爲原子操做；
【PSETEX】：Redis2.6.0+版本支持，可將過時時間精確到毫秒；

【Redis-String單元素操做】命令簡述：

命令	功能	參數
SET	設置value值，支持選項	key value [expiration EX seconds/PX milliseconds] [NX/XX]
SETNX	key不存在才容許設置	key value
SETEX	設置value及過時時間（秒）	key seconds value
PSETEX	設置value及過時時間（毫秒）	key milliseconds value
GET	查詢指定key	key
GETSET	查詢返回舊值設置新值	key value
APPEND	value追加字符串	key value
STRLEN	查詢value長度	key

【Redis-String單元素操做】命令詳細對比分析以下：

1.2.二、String批量操做

【核心命令】：MSET、MGET；

注意：

MGET、MSET是Redis命令中的Boss，由於執行這兩個命令是毫不會失敗的。
【MSET】操做具備原子性，不存在部分key更新成功而部分key更新失敗的狀況；
【MGET】若是value不是String類型，將返回nil；

【Redis-String批量操做】命令簡述：

命令	功能	參數
MSET	批量設置	key value [key value ...]
MGET	批量查詢	key [key ...]

【Redis-String批量操做】命令詳細對比分析以下：

1.2.三、String指定範圍處理

【核心命令】：SETRANGE、GETRANGE；

注意：

【SETRANGE、GETRANGE】在操做對象較小時，時間複雜度近似當作O(1)；
【SETRANGE】在特定狀況下會形成服務器阻塞（value不存在或很小+偏移量offset很大），具體阻塞時長與服務器有關；

【Redis-String指定範圍處理】命令簡述：

命令	功能	參數
SETRANGE	設置指定偏移量位置的字符	key offset value
GETRANGE	查詢指定區間字符串	key start end【@LBN；offset大於len將自動以len爲準】

【Redis-String指定範圍處理】命令詳細對比分析以下：

1.2.四、String遞增操做

【核心命令】：INCR/DECR、INCRBY/DECRBY、INCRBYFLOAT；

注意：

String結構能存儲數字？由於數字在Redis中是以字符串形式保存的；
【INCR/DECR】支持加減1；
【INCRBY/DECRBY】支持加減指定整數，參數支持負數；
【INCRBYFLOAT】支持加減指定浮點數，參數支持負數；
遞增命令時間負責度都是O(1)；

【Redis-String遞增操做】命令簡述：

命令	功能	參數
INCR/DECR	遞增/1遞減1	key
INCRBY/DECRBY	遞增n/遞減n	key increment（支持負數）
INCRBYFLOAT	遞增浮點值	key increment（支持負數）

【Redis-String遞增操做】命令詳細對比分析以下：

1.2.五、String位操做

【核心命令】：SETBIT、BITOP、GETBIT、BITCOUNT、BITFIELD、BITPOS；

注意：

【BITOP】支持邏輯操做，且AND、或OR、異或XOR、非NOT；
因爲按位存儲很是節省空間，位操做特別適合於對連續的海量數據作標記。好比貼吧簽到，標記天天是否簽到，1天1標識位，則10年=10*365bit=456byte。

【Redis-String位操做】命令簡述：

命令	功能	參數
SETBIT	指定偏移量bit位置設置值	key offset value【0=< offset< 2^32】
BITOP	對一個或多個key執行邏輯操做，並將結果保存到destkey	operation destkey key [key ...]【AND, OR, XOR, NOT】
GETBIT	查詢指定偏移位置的bit值	key offset
BITCOUNT	統計指定區間bit爲1的數量	key [start end]【@LBN】
BITFIELD	操做多字節位域	key [GET type offset] [SET type offset value] [INCRBY type offset increment] [OVERFLOW WRAP/SAT/FAIL]
BITPOS	查詢指定區間第一個被設置成1的bit位的位置	key bit [start] [end]【@LBN】

【Redis-String位操做】命令詳細對比分析以下：

二、List

2.一、List應用場景及注意事項

2.1.一、List應用場景

List可用於構建隊列（右進左出/先進先出）、棧（右進右出/先進後出）;
存儲相關數據，好比文章的相關文章ID，可用於文章推薦；
高級使用：quicklist快速鏈表；

2.1.二、List注意事項

元素是String，按插入順序排序；
插入、彈出快，O(1)；
索引慢（查詢），O(n)；
List查詢操做相似Java鏈表的get(int index)，須要對鏈表遍歷，性能隨index的增大而下降；
lindex的index可爲負數，-1表示倒數第一個元素，-2倒數第二個；
List的index參數存在越界問題； -List的start、stop參數不存在越界問題；
列表彈出最後一個元素後，結構自動被刪除，內存被回收；
List左頭右尾（記憶：我國自古就有左爲尊的說法，左纔是頭）；

2.二、List各命令對比分析

概述：

List命令支持如下操做類型：新增元素、彈出元素、處理指定位置元素。
List主命令L開頭（左側處理）、右側處理目錄R開頭、阻塞命令B開頭；
List的超時timeout爲0表示無限阻塞；

2.2.一、List新增元素

【核心命令】：LPUSH、RPUSH、LPUSHX、RPUSHX、RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH；

注意：

【LPUSH / RPUSH】支持批量添加元素；
【RPOPLPUSH】拆分紅2個命令理解：RPOP（src）+ LPUSH（dest）；
【RPOPLPUSH】可做爲安全隊列：ListA取出消息放入「處理中的ListB」，處理完畢移除ListB；外掛監控ListB的超時狀況；

【Redis-List新增元素操做】命令簡述：

命令	功能	參數
LPUSH / RPUSH	（批量）添加元素	key value [value ...]
LPUSHX / RPUSHX	向已存在的list中添加單個元素	key value
RPOPLPUSH	彈出source尾壓入dest頭部	source destination
BRPOPLPUSH	阻塞式彈出source壓入dest	source destination timeout

【Redis-List新增元素操做】命令詳細對比分析以下：

2.2.二、List彈出元素

【核心命令】：LPOP、RPOP、BLPOP、BRPOP；

注意：

【BLPOP】爲LPOP的阻塞版本，0表示無限阻塞；
彈出元素操做時間複雜度都是O(1)；

【Redis-List彈出元素操做】命令簡述：

命令	功能	參數
LPOP / RPOP	彈出元素	key
BLPOP / BRPOP	阻塞式彈出元素	key [key ...] timeout

【Redis-List彈出元素操做】命令詳細對比分析以下：

2.2.三、List處理指定位置元素

【核心命令】：LSET、LINDEX、LRANGE、LTRIM、LREM；

注意：

【ltrim】支持保留區間內的值，可實現定長鏈表；
【LRANGE、LTRIM】不會越界；
List處理指定位置相關命令時間複雜度可記爲O(N)；

【Redis-List處理指定位置元素】命令簡述：

命令	功能	參數
LSET	指定位置設置元素	key index value
LINDEX	查詢指定位置元素	key index
LRANGE	查詢指定區間元素	key start stop
LTRIM	保留指定區間元素	key start stop
LREM	移除前/後count次的value元素	key count value

【Redis-List處理指定位置元素】命令詳細對比分析以下：

三、Set

3.一、Set應用場景及注意事項

3.1.一、Set應用場景

相似Java的HashSet，鍵值無序惟一，可用於去重；
Set支持交集運算，可用於查找QQ共同好友；

3.1.二、Set注意事項

Set支持集合運算（差集、交集、並集）；
Set底層實現至關於特殊字典，value都是NULL；
集合最後一個元素移除後，結構自動刪除，內存被回收；

3.二、Set各命令對比分析

概述：

Set命令支持如下操做類型：集合運算、增刪移動及統計；
Set命令都是S開頭；

3.2.一、Set增刪移動及統計

【核心命令】：SADD（增）、SCADD（數量統計）、SISMEMBER（存在）、SMEMBERS（全部元素）、SREM（移除）、SMOVE（移動）；

注意：

Redis2.4+，SADD、SREM支持批量添加元素；
【SMEMBERS】將返回Set中全部元素，慎用，請使用SSCAN代替；
【SRANDMEMBER】返回count個隨機元素，支持count爲負；SPOP返回並移除count個隨機元素，不支持count爲負（越界異常）；

【Redis-Set增刪移動及統計】命令簡述：

命令	功能	參數
SADD	（批量）添加元素到Set中	key member [member ...]
SCARD	統計Set中元素數量	key
SISMEMBER	判斷指定元素是否存在於Set中	key member
SMEMBERS	返回Set中的全部元素	key
SMOVE	移動Set的指定元素到另外一個集合	source destination member
SRANDMEMBER	返回Set中count個隨機元素	key [count]
SPOP	移除並返回Set中count個隨機元素	key [count]
SREM	移除Set中指定的元素	key member [member ...]
SSCAN	迭代Set	key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

【Redis-Set增刪移動及統計】命令詳細對比分析以下：

3.2.二、Set集合運算（差集、交集、並集）

【核心命令】：差集SDIFF/SDIFFSTORE、交集SINTER/SINTERSTORE、並集SUNION/SUNIONSTORE；

注意：

主命令加STORE表示將對應的結果存入指定目標Set中；
對於「STORE」命令，若是destkey已存在，destkey的值將會被覆蓋；
交集的時間複雜度是(N*M)，差集/並集的時間複雜度是O(N)；

【Redis-Set集合運算】命令簡述：

命令	功能	參數
SDIFF	【差集】返回在第一個set中但不在其餘set中的元素集合	key [key ...]
SDIFFSTORE	【差集】將SDIFF結果存入destination	destination key [key ...]
SINTER	【交集】返回（多個）set集合的交集	key [key ...]
SINTERSTORE	【交集】將多個set集合的交集存入dest	destination key [key ...]
SUNION	【並集】返回多個set的並集	key [key ...]
SUNIONSTORE	【並集】將多個set集合的並集存入dest	destination key [key ...]

【Redis-Set集合運算】命令詳細對比分析以下：

四、Hash

4.一、Hash應用場景及注意事項

4.1.一、Hash應用場景

記錄一個對象的多個屬性，如員工的姓名/生日/職級，文章的點贊數/閱讀數/收藏數；

4.1.二、Hash注意事項

相似Java的HashMap，數組+鏈表，結構是<rediskey , <hashkey1, hashvalue1>>；
字典key、value都只能是字符串（數字在redis裏面是以 sds 字符串形式存在）；
使用漸進式rehash策略：高性能，不堵塞服務；而HashMap的rehash是一次性hash，很耗時；
【優勢】支持按需存取指定字段；
【缺點】hash結構存儲消耗高於單個字符串；

4.二、Hash各命令對比分析

概述：

Hash命令支持如下操做類型：新增、查詢、統計、修改、刪除（增刪改查及統計）；

4.2.一、Hash新增、查詢元素

【核心命令】：HSET、HSETNX、HMSET；HGET、HMGET、HGETALL；

注意：

【HSET】field存在則覆蓋；HSETNX：field不存在才賦值；
【HMSET、HMGET】支持批量操做；

【Redis-Hash新增、查詢元素】命令簡述：

命令	功能	參數
HSET	設置hash中指定字段的值	key field value
HSETNX	field不存在才設置hash中指定field的值	key field value
HMSET	批量設置hash值	key field value [field value ...]
HGET	查詢hash中指定字段的值	key field
HMGET	批量查詢指定field的value	key field [field ...]
HGETALL	查詢全部field-value列表	key

【Redis-Hash新增、查詢元素】命令詳細對比分析以下：

4.2.二、Hash統計、修改、刪除

【核心命令】：HKEYS、HVALS、HLEN；HDEL、HEXISTS、HSTRLEN；HINCRBY、HINCRBYFLOAT；HSCAN；

注意：

支持查詢Hash中全部field、全部value；
【HVALS】不是HVALUES；
【HINCRBY】支持增長Hash中指定field的值（點贊數/閱讀數/收藏數）；

【Redis-Hash統計、修改、刪除】命令簡述：

命令	功能	參數
HKEYS	查詢全部field列表	key
HVALS	查詢全部value列表	key
HLEN	查詢hash的field數量	key
HDEL	移除hash中指定field字段	key field [field ...]
HEXISTS	判斷hash中是否存在指定field	key field
HSTRLEN	查詢hash中filed關聯的value字符串的長度	key field
HINCRBY	增長hash中指定field的值	key field increment
HINCRBYFLOAT	增長hash中指定field的值	key field increment
HSCAN	基於遊標迭代hashes	key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]